对低压电器设备实施状态监测维修模式探讨

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1、对低压电器设备实施状态监测维修模式的探讨中国人民解放军 63602 部队 邱晓建 陈均摘要 ：状态监测故障诊断技术是现代化电器设备管理的一种新型保障模式，本文就 基地低压电器设备如何从计划性检测维修模式过度为实施状态监测适时维修模式谈了自 己的看法。探讨了实施状态监测适时维修应具备的首要技术条件， 介绍了断路器、 接触器、 热继电器等几种关键性开关电器在实施状态监测中保护特性、工作状态的监测试验方法。关键词 低压电器 维修模式 状态监测 试验与整定1 引言随着基地对试验装备实施状态监测适时维修模式的提出， 就低压电器设备， 如何从计 划性检测维修逐步向状态监测适时维修模式过渡， 是从事低压电器

2、检测维修专业人员必须 应当思考的问题。目前从国内成功的经验看， 新型的状态监测适时维修模式，一方面， 能 够克服计划性维修存在的过剩维修及较难预知运行期间发生故障隐患的不足。另一方面， 它是采用先进的检测仪器设备， 通过对运行设备工作状态的全程跟踪监测、 数据采集和分 析，来及时掌握设备运行期间状态变化趋势， 它具有较高的故障隐患预知性和监测分析故 障准确性，维修及时等优点。是一种采用先进技术来保障设备可靠性的维修模式。由此可见，基地推行状态维修是保障设备可靠运行的必然趋势。 从状态维修必须具备 的条件与基地现有维修检测设备及技术基础来看， 推行状态监测适时维修的新型模式， 在 技术建设上应从

3、三个方面入手。 一是建立建全低压电器产品标准及理论研究体系； 二是建 立完善的检测试验环境及配备专用的检测试验设备；三是培训熟练的维护检测骨干队伍。 具体实施办法思考分两步进行，第一从统计系统设备的分布、用途、类别、性能、技术要 求等开始，统一细化监测操作人员职责， 按用途级别，分层次逐步建立状态监测管理系统， 制定出相应的监测项目， 根据使用环境的具体技术要求， 研究精确的初始技术状态和标准 依据。结合常规维修经验， 制定监测维修计划， 以操作人员结合先进仪器适时跟踪为主实 施监测。专业组回收监测结果并分析制定维护保养及修理计划。 第二通过摸索总结良好的 人机结合方式及监测项目和范围。 逐步

4、向应用传感器远程数据采集， 计算机集中监测提供 设备技术状态，专业组及时制定适时维修方案的模式过渡。2 完善理论体系加强技术队伍建立完善的理论体系， 培训精良的操作技术队伍， 配备先进的检测试验仪器设备， 是 实施状态监测的重要前提。 了解使用环境的具体技术要求， 明确详细的技术规范， 掌握设 备系统工作原理、元件的工作特性，是实施状态监测的主要方法。 通过试验、分析制定每 一台设备详细精确的初始技术状态是实施状态监测的重要手段。2.1 建全统一规范的低压电器技术标准资料1）购置全套的国家低压生产技术标准、检测试验标准及试验方法规范、使用技术手 册等。2）通过生产企业索要产品技术介绍、技术性能

5、手册、使用维护手册、生产技术标准、 检测试验规范等。3）结合基地低压电器设备的总体分布，按用途等级类型、使用的工作类别及技术性 能，汇编基地低压电器设备维修检测规范。从源头上系统的建立建全低压电器产器标准， 技术参数资料。 为专业人员提供全面系 统的理论及支持，解决专业人员对部分新产品标准来源和元件性能使用类别技术规范不熟 悉问题，为实际操作中处理问题，提供准确的理论依据和处理方法。2.2 设立理论研究机构分层次的进行专业人员的培训 正确恒量产品技术状态的优劣与可靠度， 从保留技术骨干队伍， 设立理论研究机构加 强理论研究与技术培训入手，为实施状态检修培训精干的人员队伍。1）设立基地低压电器研

6、究机构，选配高层次的专业带头人员，制定相应的专业职责， 按基地低压电器的类型、 用途分别设立研究课题， 开展系统的理论研究， 结合实际制订出 相应的维护检测技术规范。2）从设备管理人员、使用操作人员检测维护人员入手，分层次分类型进行理论及操 作技能培训。熟练掌握设备技术性能为实施状态监测作好技术人员队伍准备。3）与地方相关企业进行业务与技术合作， 学习先进的检测试验技术 ,掌握先进的状态 监测手段，提高技术人员对低压电器选用时的质量鉴别能力， 使用操作能力 检测试验能 力，理论分析能力。3 确定检测项目购置专用测试备 按照国标对低压电器产品在生产过程中检测试验的主要项目要求， 在实施状态维修中

7、 必须先确定设备的初始技术状态， 针对产品的性能指标和实际使用环境的技术要求， 配备 专用的测试设备， 对工作特性进行严格的试验校对和整定， 掌握电器产品真实有效的技术 状态，为状态监测提供真实技术依据，确保监测数据的有效性。3.3.1 确定检测试验项目 按照国家标准对低压电器生产制造过程中的技术要求和检测维修的统一规范， 维修检测中最基本的检测项目有 6 项：一是绝缘强度与工频耐压试验，这是各类电器在检修中 必须要做的试验项目。二是动作特性试验，针对接触器、控制继电器、过电流继电器、欠 电压继电器、热继电器动作特性进行试验。三是保护特性试验 ,对 A 类和 B 类及终端小型 空气断路器的过载

8、保护特性（热脱扣）和短路保护特性（电磁脱扣）进行试验整定。四是 约定操作性能试验， 针对成套设备在不带负载的情况下进行操作试验。 五是温升试验， 主 要针对各类，电磁线圈、控制变压器、电磁铁等按产品在规定的技术条件下进行温升试验。 六是负载试验，在对以上 5 项试验符合技术要求的同时，进行负载试验，综合评定系统 的技术状态，记录各项状态参数，作为使用中间的状态监测参考的技术依据。3.3.2 专用设备配置 针对检测试验项目，初步拟定配备如下设备仪器进行初始状态的检测试验1）XT-5 型模拟试验台该设备可以提供 （可调、 交直流两用）的控制电源， 用于成套低压配柜和控制电器柜 的约定操作试验检测，

9、其功能可对二次回路的测量、计量、指示、操作控制，按动作程序 操作试验，同时可对失压、欠压和分励脱扣特性进行试验。2）WS-A 型试验台主要适用于 CJ10 、CJ20 20A 400A 系列及同一类型的接触器控制继电器、过电流 继电器、欠电压继电器的动作特性进行的动作特性试验、热稳定试验等综合试验。3）热继电器标准电校台用于 0.75A-250A 热继电器的过载、断相保护特性进行试验和整定校验。4）WS-川温升试验台适用于 630A 以下 DZ200 系列壳架式空气断路器的触头的温升试验。5）DW17-3200 恒流综合试验台用于 DW 系列 630A3200A 框架式空气断路器的保护特性的试

10、验和整定（如：过载 保护特性试验、短路保护特性（瞬时脱扣）试验等。6）ZJ-5SD 匝间冲击耐压试验仪 该仪器主要用于各种电磁线圈匝间冲击耐压试验。7）YG4a 线圈匝数测量仪 该仪器主要用于各种电磁线圈的匝数测量。8）工频耐压、泄漏电流检测试验台 对各类低压电器产品在检修检测后的工频耐压试验。设备配备的原则： 一是按低压电器产品分类设置配置； 二是按常规检测方法特性整定 需求配置；三是按进口仪器与国产仪器相结合的方式配置； 四是与技术力量雄厚的生产研 究单位结合，研究开发相关试验检测设备。4 试验分析确定初始状态方法通过试验、分析准确掌握系统中每个电器元件技术状态， 为实施监测和分析其劣化趋

11、势提供标准的参考依据。空气断路器、接触器、热继电器是低压电器设备中的关键性开关 元件，从工作原理、性质及功能上都具有较全面的代表性。下面通过介绍对其工作性能、 技术状态的试验，达到触类旁通的目的4.1测试设备的工作原理图2为低压电器检测校验设 备的基本原理图。主要由一台三 相50HZ380V可调变压器TS、一 台三相变压器TM和输入、输出 及控制电路组成。其基本原理是： 利用调压器改变变压器 TM的初 级输入电压，在次级端获得不同 的输出电压或电流。作为试验用 的电流源和电压源。（1）0-420V的输出电压端， 主要是针对各类接触器、继电器、 及小型变压器、电磁铁等电磁转 换电器的线圈吸合及释

12、放特性及温升试验时应用， 提供不同的额定电压或电流。同时还可 以给成套电器控制柜（屏）在安装之前进行的动作状态试验提供不同的试验电源。 如对控 制柜的控制回路操作试验、指示回的各种状态指示显示等。（2）0-220的直流电压输出端，是针对直流供电的部分电器提供的直流试验电源,如直流继电器、直流电磁铁、直流电压、电流表、 分流器等。（3）0-6300A的电流输出端；主要是针对 630A以下空气断路器、热继电器等进行过载保护 及短路保护特性试验，提供不同的试验电流源。 同时还可以提供中小型异步电机三相电流平衡试 验及变压器电流互感器等变比试验用的电压和 电流源。1JTA1ATA2ATA3AA1B1C

13、120 1L13L25L3A p 26|,322T1 4T2 6T396图3热继电器整定试验原理（4）控制的基本原理：图中 BS1、BS2为 控制按钮，KM1是电源接触器，JS为计时继电器， FU是熔断器，1-2的接口是串接被试验电器的辅 助常闭触点。例如对热继电器的试验，将可调变压器调到0端，热继电器的输出端用相应规格的导线封闭。输入端接于电流源的A1-B1-C1，辅助触点接入1-2之间，按下起动按钮BS2，KM1起动并自锁，接通可调变 压器的电源。调整变压器将电流到所需的试验值。 （按下试验按钮SS开始计时）当被试 的热继电器的电流达至动作值时，串接于1-2间的辅助点断开试验停止。在对其它

14、类型的 低压电器进行试时还可根据需要对控制电路进行必要的调整以实应其试验要求。4.2热继电器的基本试验方法试验原理如图3，按照下表热继电器的动作特性，将热继电器接于试验设备的电流源 上。（1 ）三相过载保护特性试验，可以只试验1.05 Ie及1.5 Ie整定电流的动作特性，方法是先将热继电器通以1.05le电流，此时应不动作（实际上只要通电 1小时左右）；然 后立即将电流增大到1.5le,热继电器应当在2min内动作。表1热继电器在各项负载平衡时的动作特性表序号整定电流倍数动作时间起始条件环境温度11.05 2h冷态+20C21.2v 2h热态接序号1试验后31.5 63Av 2minv 4m

15、in47.2 63A2 Sv TPW 10S4 Sv TP4秒 内动作。（一般在7秒左右）。三项试验均符合技术数据规 定值。确认其工作特性为优一项不符合要求为劣。（在进入使用系统应按实际负载的运行电流进行整定）。可调电流源TA2AA1B1C11L13L25L3j11:011断路器12TA3二A2T1 4T2 6T3图4断路器整定试验原理4.3空气断路器的基本试验校对方法以DW16-630空气断路气为例（此断路器为热-电磁式脱扣装置），进行保护特性试 验。（1）长延时脱扣特性试验按照下表过电流脱扣器的反时限动作特性，其长延时整定电流范围为（0.6-1.0）le,瞬时为（3-6）le,对其进行试验

16、（试 验环境温度为30 C），接线原理如图4所示，将电流预置为 1.05le（约定不脱扣电流）接通断路器，其约定不脱扣时间应 2h，（实际上在1.05le下运行1h热脱扣的温度 稳定了） 紧接着将电流升到1.3le，在v 2h内应脱扣。（2）瞬时脱 扣特性的试验当对断路器的长延时特性试验完成后，要 等其温度降回到环境温度时，在进行瞬时脱扣特性的试验， 将电流预置为所整定值，如3le的额定电流，接通断路器， 如果脱扣时间8S，可认为断路器瞬动时间是合格的，在 实际运行中其保护功能是有选择性的，另一种方法还可以 在接通断路器后将电流在 8秒之内逐步下调到额定值，断 路器应长期不脱扣。如果是用于保护

17、电机用就按其相应的 特性进行校验。可调电压源1L123 11A1I. IIA224 122T14T2 6T3图5接触器电磁特性试验原理表2 DW16-63C断路器过电流脱扣器反时限动作特性项 目整定电流的倍数约定时间起始条件周围空气温度约定不脱扣电流约定脱扣电流配电用1.05 2h冷态+ L-01.30v 2h热态3.00可返回时间8S冷态保护电机1.05 2h冷态2 需1.20v 2h热态1.50v 4min热态7.20可返回时间4S冷态4.4交流接触器的特性试验（1）交流接触器动作特性试验动作值是指接触器的吸合电压和释放电压。标准规定：接触器在线圈额定电压 85%-110%时，应可靠吸合；

18、线圈电压低于额定电压的 75% 应可靠释放。此项试验的目的有两个，一是考核接触器的欠压保护功能，即当电压降到 75%以下时吸合电磁铁应能可靠的释放，使电路断开。二是考核在线圈电压高于额定电压 110%时电磁线圈的温升不应超过其绝缘等级所规定值。试验的电气原理如图5所示。操作方法：将接触器垂直安装于试验架上，先把可调电源的输出电压预置在接触器线圈额定 电压值的85%，断电后连接电源与线圈 A1-A2上。将接触器的常闭动合辅助触点11与12 串联在试验设备控制回路的 1-2 之间（见图 2 所示）起动试验控制电压源，接触器应 可靠吸合，调整电压源的输出电压至线圈额定控制电压的110% ，如额定电压

19、为 380V，将调整至 418V ，持续 1 小时左右（当测量温度不再上升为止）记录其温升值，如试验环 境温度为30C,其实测量的温度减去环境温度，就是试验所获取的温升。如果温升值不 超过标准规定的70 C,此项试验合格，接续以上试验将电压源迅速调整到额定电压的 75% 以下，接触器电磁吸合机构应可靠释放，将主电路分断。（2）触点温升试验 考核主触头在承受 7Ie 电流下，持续时间在大于 10 秒随接将 电流调整为 Ie 值连续工作大于 1 小时的温升不应超过标准。试验方法及接线原理与断路 器特性试难类同。这里不再另举。5 实施状态监测具体作法5.1 对低压电器设备进行分级归类 按照低压电器设

20、备系统类型，确定状态监测等级，为监测诊断方式的择定提供依据，划分时可根据实际使用要求，对监测诊断受控设备实行分级管理，如I级为关键性设备，U 级为重要性设备，川为一般性设备。配置相应的监测人员和测试仪器，5.2 制定监测标准状态监测故障诊断， 一个重要环节就是要对每一台受控设备制定监测标准， 并严格按 照标准对设备进行监测， 监测标准是对设备状况进行检查、 判断、分析、评定的技术准则， 也是对监测进行组织管理的工作标准。监测标准内容包括下列五个方面 :1）定部位， 要明确指定电器设备的监测部位， 按部位规定相应的检查项目和内容， 如 对主配开关屏进行监测，其主要检查项目有刀开关、断路器、及操作

21、、控制、测量、指示 各元件的安装状态， 监测的部位和内容有； 主断路器触头温升， 电磁线圈及母排接口的温 升、系统电压的变化、运行电流的变化等。2）定方法；对每项内容都应有确定的方法和相应的工具和仪器。如测试温升采用红外线测温仪、测电流利用在线测量、等3）定标准； 对每项内容都要明确劣化判定标准和状态极限。 主要包括静态数据库如一 台通风设备的运行电流，超过额定值的 15% ，就要按预定程序进行故障分析其原因并及 时处理，4）定人员；对每项内容都应有固定的专业人员负责。5）定监测周期；对每一项内容都要有规定的监测周期。如对电机温升监测每隔一小 时进行一次，断路器触头温升每隔 2 小时进行一次等

22、，5.3 状态监测诊断的实施设备状态监测故障诊断的实施，可按图 1 的程序进行实施和执行。对状态监测计划的制定主要是依据设备的工作特性、 使用环境、技术要求，制定出初始状态的的所有相关数据，如控制设备静态数据，主要有控制继电器电磁线圈及电机绕组的直流电阻值、绝缘 电阻值、断路器、热继电器的过载保护的整定值等。 电流，开关触头及电机在正常运行状态下的温升， 噪声等。在按照五定标准制定出严格的监测计划， 对计划执行情况由设备管理部门定期进行考核。对于状态监测的数据管理我们建立一套“设 备状态监测故障诊断综合信息系统”，使每一台设 备的静态数据和动态数据全面实现计算机管理， 并在进行动态监测的基础上

23、，进行“设备状态劣化 趋向管理”对各项监测指标，定期进行劣化趋向分 析。在设备出现异常运行状况时，实施“寻迹跟踪 分析，和精密诊断分析，对设备的疑难问题可组 织协作单位及专家会诊，针对设备的损伤缺陷开 展失效分析，形成一套设备状态综合分析评价方 法。根据评定结果制定维修计划。动态数据，如设备的起动电流、运行图1设备状态监测 故障诊断技术程序5.4实施维修计划实施维修计划分三个层次。第一一般性的维护与保养，主要由使用操作人员执行，随 即恢复正常状态，经过专业组负责鉴定并标定。第二对确定更换或拆装及调整的设备元件， 必须由专业维修人员执行，首先要对更换及调整元件进行检测试验标定初始状态，安装到位后

24、与系统进行总体调试，恢复原始状态。第三对不确定因素的状态变化，制定的更换计划，必须由专家会诊或请外协单位专家弄清 原因，防止出现状态突然劣化引起运行中的停机。6结束语对低压电器实施状态监测维修，包括的内容很广，本文主要从实际应用的角度出发， 探讨了状态检修模式的具体推行办法，认为全面撑握和熟悉低压电器的类型及工作特性和 选用原则，是进行状态监测必须具备的基础， 培训熟练的监测队伍，配置先进的测试仪器 设备是实施状态监测中人机良好结合的首要条件。 同时介绍了对部分低压电器进行初始状 态试验的几种方法的应用。参考文献1、设备管理与维修2002 NO 8 丁健“设备状态监测故障诊断的程序化管理” 2、中国电器工业协会全国低压电器标准化技术委员会中国电器工业标准汇编低压电 器专业卷 2002 版